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第6節(jié)科學(xué)測量:金屬絲的電阻率情境導(dǎo)入電阻率是導(dǎo)體的重要電學(xué)參量,但它不像電流、電壓那樣可直接用電表測出。那么,怎樣測量導(dǎo)體的電阻率呢?本節(jié)將學(xué)習(xí)用伏安法測金屬絲的電阻,并根據(jù)電阻公式得到其電阻率的方法。我們已學(xué)過用伏安法測電阻,知道電流表與電壓表有不同的連接方法。例如,在圖3-38(a)中,電壓表與待測電阻并聯(lián),二者再與電流表串聯(lián),這種連接方法稱為電流表外接法,簡稱外接法;在圖3-38(b)中,電流表與待測電阻串聯(lián),二者再與電壓表并聯(lián),這種連接方法稱為電流表內(nèi)接法,簡稱內(nèi)接法。講授新課一、伏安法測電阻講授新課
講授新課即外接法測出的電阻測量值小于真實值,這是因為電壓表分掉了一部分電流。根據(jù)并聯(lián)電路特點可知,電壓表的內(nèi)阻比待測電阻大得越多,分掉的電流越小,誤差越小。
講授新課即內(nèi)接法測出的電阻測量值大于真實值,這是因為電流表分掉了一部分電壓。根據(jù)串聯(lián)電路特點可知,電流表的內(nèi)阻比待測電阻小得越多,分掉的電壓越小,誤差越小。
不論外接法還是內(nèi)接法,測量都有誤差。為盡量減小誤差,若待測電阻遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻,則應(yīng)選擇外接法;若待測電阻遠(yuǎn)大于電流表內(nèi)阻,則應(yīng)選擇內(nèi)接法。
我們把內(nèi)阻為零的電流表稱為理想電流表,內(nèi)阻無窮大的電壓表稱為理想電壓表??梢?,理想電流表和理想電壓表都是理想模型,現(xiàn)實中并不存在。講授新課二、測量金屬絲的電阻率實驗?zāi)康模?)測量金屬絲的電阻率。
(2)學(xué)習(xí)伏安法測電阻的方法。實驗器材刻度尺、螺旋測微器、學(xué)生電源、滑動變阻器、電壓表、電流表、開關(guān)、金屬絲、導(dǎo)線。講授新課實驗原理和設(shè)計
講授新課實驗步驟(1)用螺旋測微器多次測量金屬絲的直徑,算出其平均值。
(2)把金屬絲兩端固定在接線柱上,使其拉直,用刻度尺多次測量接入電路部分的金屬絲的長度,算出其平均值。
(3)按設(shè)計的電路圖連接電路,并將滑動變阻器的滑片置于阻值最大端。
(4)閉合開關(guān),改變滑片位置,測出若干組電流、電壓值,填入你設(shè)計的表格中。
(5)測量結(jié)束后打開開關(guān),拆除電路,整理實驗器材。講授新課數(shù)據(jù)分析
實驗結(jié)論討論請寫出實驗結(jié)論為什么金屬絲的長度和直徑的測量要選用不同的長度測量工具?選擇測量工具的依據(jù)是什么?素養(yǎng)提升能提出并準(zhǔn)確表述在實驗中可能遇到的物理問題;能在他人指導(dǎo)下制訂實驗方案,能選用電流表和電壓表進(jìn)行實驗,能考慮實驗中的安全問題;能分析實驗數(shù)據(jù),測得金屬絲的電阻率;能撰寫完整的實驗報告,在報告中能呈現(xiàn)設(shè)計的實驗表格,以及數(shù)據(jù)分析過程和實驗結(jié)論,能進(jìn)行反思與交流。
注意提升實驗設(shè)計能力、實驗器材的選用能力和誤差分析能力。
——科學(xué)探究物理聊吧
(1)若電流表示數(shù)變化明顯,說明電壓表分流作用較強(qiáng),應(yīng)采用內(nèi)接法,S應(yīng)接b。
(2)若電壓表示數(shù)變化明顯,說明電流表分壓作用較強(qiáng),應(yīng)采用外接法,S應(yīng)接a。
想想這樣判斷的理由是什么,并與同學(xué)交流。小節(jié)練習(xí)1.請撰寫“測量金屬絲的電阻率”的實驗報告,注意在報告中呈現(xiàn)設(shè)計的實驗表格,以及數(shù)據(jù)分析過程和實驗結(jié)論,并對實驗過程和實驗結(jié)論進(jìn)行反思與交流。小節(jié)練習(xí)
2.某同學(xué)做“測量金屬絲的電阻率”實驗。
(1)需要通過實驗直接測量的物理量有_____(寫出名稱和符號)。
(2)這位同學(xué)在一次測量時,電流表、電壓表的示數(shù)分別如圖(a)(b)所示。由圖可知,電流表、電壓表的示數(shù)分別為__A和__V,由此可計算出金屬絲的電阻為__Ω。(電流表和電壓表分別用0.6A和15V的量程)小節(jié)練習(xí)3.在“測量金屬絲的電阻率”實驗中,所用測量儀器均已校準(zhǔn),待測金屬絲接入電路部分的長度約為50cm。
(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑,其中某一次測量結(jié)果如圖所示,其讀數(shù)應(yīng)為________mm.
小節(jié)練習(xí)(2)用伏安法測金屬絲的電阻Rx。實驗所用器材:電池組(電壓3V)、電流表(內(nèi)阻約0.1Ω)、電壓表(內(nèi)阻約3kΩ)、滑動變阻器R(0~20Ω、額定電流2A)、開關(guān)、導(dǎo)線若干。
某小組同學(xué)利用以
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